什么是一组漂亮的预处理器黑客(ANSI C89/ISO C90兼容),它在C中实现某种丑陋(但可用)的面向对象？
我熟悉一些不同的面向对象语言,所以请不要回答"学习C++!"这样的答案.我读过" 面向对象的ANSI C编程 "(当心:PDF格式)和其他一些有趣的解决方案,但我最感兴趣的是你:-)!
另请参见您能用C编写面向对象的代码吗？
我建议不要使用预处理器(ab)来尝试使C语法更像是另一种更面向对象的语言.在最基本的层面上,您只需使用普通结构作为对象并通过指针传递它们:
struct monkey
{
float age;
bool is_male;
int happiness;
};
void monkey_dance(struct monkey *monkey)
{
/* do a little dance */
}
要获得继承和多态这样的东西,你必须更努力地工作.您可以通过让结构的第一个成员成为超类的实例来进行手动继承,然后您可以自由地转换指向基类和派生类的指针:
struct base
{
/* base class members */
};
struct derived
{
struct base super;
/* derived class members */
};
struct derived d;
struct base *base_ptr = (struct base *)&d; // upcast
struct derived *derived_ptr = (struct derived *)base_ptr; // downcast
要获得多态(即虚函数),可以使用函数指针,也可以使用函数指针表,也称为虚拟表或vtable:
struct base;
struct base_vtable
{
void (*dance)(struct base *);
void (*jump)(struct base *, int how_high);
};
struct base
{
struct base_vtable *vtable;
/* base members */
};
void base_dance(struct base *b)
{
b->vtable->dance(b);
}
void base_jump(struct base *b, int how_high)
{
b->vtable->jump(b, how_high);
}
struct derived1
{
struct base super;
/* derived1 members */
};
void derived1_dance(struct derived1 *d)
{
/* implementation of derived1's dance function */
}
void derived1_jump(struct derived1 *d, int how_high)
{
/* implementation of derived 1's jump function */
}
/* global vtable for derived1 */
struct base_vtable derived1_vtable =
{
&derived1_dance, /* you might get a warning here about incompatible pointer types */
&derived1_jump /* you can ignore it, or perform a cast to get rid of it */
};
void derived1_init(struct derived1 *d)
{
d->super.vtable = &derived1_vtable;
/* init base members d->super.foo */
/* init derived1 members d->foo */
}
struct derived2
{
struct base super;
/* derived2 members */
};
void derived2_dance(struct derived2 *d)
{
/* implementation of derived2's dance function */
}
void derived2_jump(struct derived2 *d, int how_high)
{
/* implementation of derived2's jump function */
}
struct base_vtable derived2_vtable =
{
&derived2_dance,
&derived2_jump
};
void derived2_init(struct derived2 *d)
{
d->super.vtable = &derived2_vtable;
/* init base members d->super.foo */
/* init derived1 members d->foo */
}
int main(void)
{
/* OK! We're done with our declarations, now we can finally do some
polymorphism in C */
struct derived1 d1;
derived1_init(&d1);
struct derived2 d2;
derived2_init(&d2);
struct base *b1_ptr = (struct base *)&d1;
struct base *b2_ptr = (struct base *)&d2;
base_dance(b1_ptr); /* calls derived1_dance */
base_dance(b2_ptr); /* calls derived2_dance */
base_jump(b1_ptr, 42); /* calls derived1_jump */
base_jump(b2_ptr, 42); /* calls derived2_jump */
return 0;
}
这就是你在C中做多态的方法.它并不漂亮,但它能完成这项任务.有一些棘手的问题涉及基类和派生类之间的指针转换,只要基类是派生类的第一个成员,它们是安全的.多重继承要困难得多 - 在这种情况下,为了除了第一个之外的基类之间的情况,你需要根据适当的偏移量手动调整指针,这非常棘手且容易出错.
您可以做的另一件(棘手的事)是在运行时更改对象的动态类型!你只需重新分配一个新的vtable指针.您甚至可以选择性地更改某些虚拟功能,同时保留其他功能,从而创建新的混合类型.只需要小心创建一个新的vtable而不是修改全局vtable,否则你会意外地影响给定类型的所有对象.
我曾经使用过一个C库,它的实现方式令我感到非常优雅.他们用C语言编写了一种定义对象的方法,然后从它们继承,以便它们像C++对象一样可扩展.基本的想法是这样的:
每个对象都有自己的文件
公共函数和变量在.h文件中为对象定义
私有变量和函数仅位于.c文件中
要"继承",将使用结构的第一个成员作为要继承的对象来创建新结构
继承很难描述,但基本上是这样的:
struct vehicle {
int power;
int weight;
}
然后在另一个文件中:
struct van {
struct vehicle base;
int cubic_size;
}
然后你可以在内存中创建一个面包车,并由只知道车辆的代码使用:
struct van my_van; struct vehicle *something = &my_van; vehicle_function( something );
它运行得很漂亮,.h文件确切地定义了你应该能够对每个对象做什么.
C对象系统(COS)听起来很有前途(它仍然是alpha版本).为了简单和灵活,它试图保持最小的可用概念:统一的面向对象编程,包括开放类,元类,属性元类,泛型,多方法,委托,所有权,异常,契约和闭包.有一份描述它的草案文件(PDF).
C中的例外是在其他OO语言中找到的TRY-CATCH-FINALLY的C89实现.它附带了一个测试套件和一些例子.
两个人都是Laurent Deniau,他在C中的OOP上工作很多.
用于Linux的GNOME桌面是用面向对象的C编写的,它有一个名为" GObject " 的对象模型,它支持属性,继承,多态,以及一些其他好东西,如引用,事件处理(称为"信号"),运行时打字,私人数据等
它包括预处理器hacks,用于在类层次结构中进行类型转换等操作.这是我为GNOME编写的一个示例类(像gchar这样的东西是typedef):
班级来源
班级标题
在GObject结构中,有一个GType整数,用作GLib动态类型系统的幻数(你可以将整个结构转换为"GType"来找到它的类型).
如果你认为将对象调用的方法作为将隐式' this' 传递给函数的静态方法,它可以使C中的OO更容易思考.
例如:
String s = "hi"; System.out.println(s.length());
变为:
string s = "hi"; printf(length(s)); // pass in s, as an implicit this
或类似的东西.
稍微偏离主题,但最初的C++编译器,Cfront,将C++编译为C,然后编译为汇编程序.
保存在这里.
在我知道OOP是什么之前,我曾经在C中做过这种事情.
下面是一个示例,它实现了一个数据缓冲区,该缓冲区在给定最小大小,增量和最大大小的情况下按需增长.这个特定的实现是基于"元素"的,也就是说它被设计为允许任何C类型的类似列表的集合,而不仅仅是一个可变长度的字节缓冲区.
我们的想法是使用xxx_crt()实例化对象,并使用xxx_dlt()删除.每个"成员"方法都采用特定类型的指针进行操作.
我以这种方式实现了链表,循环缓冲区和许多其他东西.
我必须承认,我从未考虑过如何使用这种方法实现继承.我想Kieveli提供的一些混合可能是一条好路.
dtb.c:
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